ما هي الأدوات التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية؟ تتطلع العديد من الحكومات إلى تسخير الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء من خلال توفير الأدوات التي تساعد في تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.

في هذا الموضوع سنتحدث عن الطاقة الشمسية وكيفية استخدامها في توليد الكهرباء. كما سنشرح طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية وتحويلها إلى طاقة حرارية.

الأدوات التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية

من أجل التعرف على طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، يجب أن نتعرف أولاً على مفهوم الطاقة الشمسية، لأن للشمس مزايا عديدة، في المقام الأول استخدامها لتوليد وإنتاج الحرارة.

كما أنها تستخدم في تكوين ما يسمى بالتفاعلات الكيميائية، وكذلك لاستخدامها في إنتاج الكهرباء، حيث أن الطاقة الشمسية هي طاقة متجددة لا تلوث البيئة وتتجدد باستمرار. على عكس الوقود الأحفوري والمواد البترولية والغاز الطبيعي.

وهكذا تم استخدام التكنولوجيا الحديثة لتوليد الكهرباء من ضوء الشمس، ويمكن استخدامها لتلبية احتياجات العالم من الكهرباء في المستقبل إذا تم استخدامها بشكل صحيح.

الأدوات التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية

يصدر القرص الشمسي ما يقرب من 1026 × 3846 واط من إجمالي الطاقة، والتي يتم توزيعها على سطح الأرض في شكل ضوء أو إشعاع آخر.

يتم تسخير هذه الطاقة لتحقيق مكاسب عن طريق جمع الإشعاع المشع وتحويله مباشرة إلى حرارة وطاقة كهربائية من خلال عملية تحويل كهروضوئية.

والتي يمكن تعريفها على أنها قدرة مادة ما على إصدار ما يسمى بالإلكترونات عند توجيه الضوء إليها، والتي تستخدم في الخلية الشمسية.

أنظر أيضا: بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها

البطاريات الشمسية

الخلية الشمسية هي أداة تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية من خلال عملية التحويل الكهروضوئية. مبدأ الخلية الشمسية:

تصنع الخلايا الشمسية من السيليكون، وهو مادة شبه موصلة لها خصائص المعدن وبعض خصائص المواد العازلة.

حيث يتم نقل الطاقة بواسطة الجسيمات المتحركة للإشعاع الشمسي والتي تعرف بفوتونات إلكترونات ذرات السيليكون.

وهو موجود في الخلايا الشمسية عندما تصطدم بالفوتونات لتحرير المدار الأخير في السيليكون، مما يتسبب في حدوث خلل كهربائي في الخلايا الشمسية.

يمكن القضاء على عدم التوازن الكهربائي في الخلايا الشمسية بسبب التكوينات الداخلية لذرة السيليكون. عندما يتم ترتيب هذه الذرات وترتيبها داخل الخلايا الشمسية وإغلاقها بإحكام، يتكون نوعان من السيليكون:

  • ذرات السيليكون من النوع N.

إنها ذرات سيليكون سالبة الشحنة، والمعروفة باللغة الإنجليزية باسم N = Negative، وهي ذرات سيليكون سالبة الشحنة لأنها تحتوي على إلكترونات إضافية.

  • ذرات السيليكون ب

إنها ذرات سليكون موجبة الشحنة، والمعروفة باللغة الإنجليزية باسم P = موجبة، وهي ذرات سيليكون موجبة الشحنة عندما تفقد الإلكترونات وتترك ثقوبًا في مكانها.

تنتقل الإلكترونات ذات الشحنات السالبة من السيليكون من النوع N إلى الثقوب الموجودة في السيليكون من النوع B لإغلاق ثقوبها، مما يجعل السيليكون من النوع B مشحونًا سالبًا والسليكون من النوع N مشحونًا بشكل إيجابي، مما يؤدي إلى توليد مجالات مغناطيسية في الخلايا الشمسية.

عندما تحرر الفوتونات الإلكترونات من ذرات السيليكون، تدفع الحقول المغناطيسية الناتجة هذه الإلكترونات على طول مسار منتظم، مما يؤدي إلى إنتاج الطاقة الكهربائية.

قد تكون مهتمًا بـ: البحث في تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجال الطاقة النظيفة والمبتكرة

أنواع الخلايا الشمسية

يعتبر القرص الشمسي من المصادر الفعالة لتوليد الكهرباء وإنتاجها، فضلاً عن تكلفته المنخفضة، حيث يتم تصنيع العديد من أنواع الخلايا الشمسية المختلفة باستخدام طرق مختلفة لاستخدام وتوليد وتخزين الطاقة الشمسية، ومن أشهر الأنواع من العناصر الشمسية من الأجهزة التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية هي كما يلي:

  • الخلايا الشمسية أحادية البلورية

من أهم خصائص الألواح الشمسية أحادية البلورية كفاءتها العالية مقارنة بالأنواع الأخرى، حيث يمكنها إنتاج أكبر قدر من الكهرباء، ولكن العيب الوحيد هو أن تكلفة تركيبها عالية جدًا، على الرغم من أنها لا تحتاج إلى مساحات كبيرة ليتم وضعها فيهم.

  • الخلايا الشمسية البلورية

من أهم مميزات هذا النوع من الخلايا الشمسية أنها من بين الأدوات التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. تكلفتها منخفضة مقارنة بالخلايا الشمسية أحادية البلورية، لكنها ليست فعالة للغاية وعمرها التشغيلي قصير.

  • الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة

من أهم مميزات هذا النوع من الخلايا الشمسية سهولة تصنيعها وتكلفتها منخفضة للغاية، لكن عمرها أقصر من الأنواع الأخرى، بالإضافة إلى كفاءتها المنخفضة مقارنة بالخلايا الشمسية الأخرى.

  • خلية شمسية مصنوعة من السيليكون غير المتبلور

يتم تصنيع الآلات الحاسبة الصغيرة على البطاريات الشمسية من خلالهم، وهي منخفضة التكلفة، لكن العيب هو أنها تعمل بكفاءة منخفضة للغاية.

  • الخلايا الشمسية البيولوجية

تشبه هذه الخلية عمليات التمثيل الضوئي في الطبيعة، لكنها لم تُستخدم عمليًا حتى الآن لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.

  • الخلايا الشمسية الكادميوم تيلورايد

يساعد هذا النوع من الخلايا الشمسية في توليد الطاقة وإنتاجها باستخدام كمية صغيرة من الماء، ولكنه يستخدم الكربون ؛ إذا استنشقها الشخص أو ابتلعها، فهو ضار جدًا بصحة الكائنات الحية.

  • مكثف ضوئي

ينتج هذا النوع من الخلايا الكهرباء بنفس الطريقة المستخدمة في الأنظمة الكهروضوئية التقليدية، ولكن من أهم خصائصه أنه يعمل بكفاءة أكبر من ذلك.

استخدام الألواح الشمسية

إن إنتاج أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية جعلها تستخدم في العديد من الأماكن ومن أشهر تطبيقات الخلايا الشمسية:

  • إنارة الشوارع

يتم استخدام أشعة الشمس من الشمس أثناء النهار، واستخدامها لشحن البطاريات للألواح الشمسية، وإضاءة الشوارع ليلاً.

  • ثلاجات اللقاحات والأدوية

تستخدم الخلايا الشمسية وتقنياتها الحديثة لتخزين الأدوية واللقاحات الموجودة في أماكن نائية حيث لا توجد كهرباء لتشغيل الثلاجات ومن المعروف أن هذه المنتجات الطبية تحتاج إلى درجة حرارة معينة حتى لا تفقد قيمتها و الخصائص.

  • أدوات المطبخ

يعكس اللوح الشمسي ضوء الشمس القوي في الفرن لاستخدامه في الطهي.

  • شحن الهاتف المحمول

يتم شحن الهواتف المحمولة عن طريق التعرض لأشعة الشمس لعدد معين من الساعات، وبمرور الوقت سيتم شحن العديد من الأجهزة باستخدام هذه التقنية.

اخترنا لكم: ألواح شمسية لتوليد الكهرباء

يستخدم الطاقة الشمسية

من الممكن تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقات أخرى، بما في ذلك:

  • تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية

في عملية التمثيل الضوئي، يمكن للنباتات تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية. تمتص أوراق النباتات ضوء الشمس لتكوين سكريات بسيطة ولتخزين الطاقة لمساعدتها على النوم.

عندما يتغذى كائن حي على النباتات، يتم نقل الطاقة الكيميائية المخزنة فيه وإمدادها به حتى يتمكن من القيام بعمليات مختلفة مثل التنفس والحركة والنمو والكلام وغيرها.

  • تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة

يمكنك استخدام أشعة الشمس لتدفئة المنازل عن طريق طلاء أسطحها باللون الأسود الغامق، حيث يمتص هذا اللون أشعة الشمس على الأسطح.

وتستخدم العديد من الدول التي تتميز بدرجات حرارة منخفضة جدًا هذه الطريقة حتى يتمكنوا من الاستفادة القصوى من الطاقة الشمسية لتدفئة منازلهم وحمايتها من البرد.

في نهاية الموضوع وبعد التعرف على الطاقة الشمسية وطرق تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء، وتحديد الأدوات التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء، تعرفنا على الخلايا الشمسية وأنواعها واستخداماتها المختلفة.

وقد أوضحنا طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية وطرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية، ما عليك سوى مشاركة هذا الموضوع على جميع الشبكات الاجتماعية.